金刚石镀前处理新工艺

mc1976

1　镀前处理新工艺
　　金刚石是目前发现的硬度最高、锋利性较好的磨粒。采用电镀的方法将金刚石磨料“电镀”在金属基体上，代替传统的压铸烧结法，不仅投资少、成本低，而且避免了在高温情况下金刚石的氧化，保证了金刚石的硬度和锋利性。
8 }! f0 o" R' M/ s　　在整个电镀金刚石过程中，90%以上的电镀层结合不良是由于镀前处理不良所致。因此，要提高电镀质量，最主要的是做好镀前处理。
9 n( J& K3 b' Q. `& C+ [0 D- F8 [　　镀前处理的内容大致包括：除油、防锈、浸蚀、酸洗、活化清洗以及加辅助电极和装挂等。
& \2 P# Z0 S- h6 I! `6 |　　为了提高镀层质量，经过对国内外的电镀行业情况进行分析和比较，结合实际，制定了镀前处理新工艺流程如下：去毛刺→清洗→涂绝缘胶→擦洗→化学除油→热、冷水冲洗→酸洗→冷水冲洗→电化学除油→冲洗→阳极处理→冲洗入槽。
　　1.去毛刺　用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去，防止工件表面呈现介电的不良状态。
　　2.清洗　用酒精将工件擦洗一遍，初步清除工件表面的油污。
- L7 F0 I6 n  G. B　　3.涂绝缘胶　将擦洗后的工件，在非镀部位上涂一层快速粘合剂，使非镀部位绝缘。
" B) \" P, m+ b8 p　　4.擦洗　为了防止需镀部位被涂上绝缘胶，用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍，然后冲洗。
　　5.化学除油　除油剂配方如表1所示。
表1  除油剂配方表
药品名称
规格
含量/g.L-1
9 `$ f% {; r6 p+ G$ z3 d8 c碳酸钠
  K3 C4 h9 a2 o% PC.P
9 @* ^- C% H# A2 O0 O4 e* ^+ }55
5 n2 ^9 x3 ^2 c6 N氢氧化钠
2 O8 ]( E  F- U; K2 `: g+ sC.P
10
硅酸钠
C.P
. [+ m% p6 i' }% q6
十二烷基硫酸钠
C.P
1
# P( Y, Z/ p0 ?氢氧化钠具有很强的皂化作用，与动植物油反应，生成可溶性飞皂和甘油。
/ C0 j7 T6 x& o9 p6 M　　十二烷基硫酸钠是一种表面活呼剂，在其十二烷基疏水基团和硫酸根亲水基团的协同作应下，降低了液体与工作之间的表面张力。它作为一种碱液添加剂，加快了除油速度。
碳酸钠和硅酸钠则是两种缓冲剂对处来酸起缓冲作用，使融液的PH值基本上保持不边。
. h5 |2 v& n5 C* W6 {& B7 j　　将工件置与于上述溶液中，在40℃～60℃的情况下清洗30分钟左右。
6.热，冷水冲洗先用热水冲洗，在用冷书冲洗，避免除油液进入酸溶液中。
. N! }1 d2 W2 K: T7.酸洗　酸洗液配方见表2所示，其目的是去除基体表面的氧化皮。
; K: |$ `/ K+ w* u# ~' w+ }" `表2  酸洗液配方表
6 N: ^0 k8 u" j药品名称
' ?: E$ E. s! c: C0 i规格
: N, p- i  F5 j+ y! n/ \" @含量
盐酸
$ D) w; n! }; j3 _6 G: E$ R( K) \C.P
( y) Z7 |  d1 ^) o3 s4 E1:1(体积比)
( v6 l' }, x  l& X7 K8 ?0 b　8.冷水冲洗　酸洗后，将工件夹出，用冷水冲洗，然后装挂到电化学除油槽内。
　9.电花学除油　电化学除油剂配方见表3
) `- e. F$ X+ @/ D; Q表3  电化学除油剂
: B' _% E5 U- e, J, H药品名称
规格
6 ~1 c6 I% M2 S9 Y" P0 u$ {  K/ J含量/g.L-1
* e; i3 b( Z4 ^% b. V) [; J氢氧化钠
1 H( R4 e! b8 l! o% fC.P
) U/ J; Q6 F3 \7 j16
/ y  y  m+ ]/ Q$ z碳酸钠
9 R4 M) T! f7 a) E) o0 t- C  o; BC.P
9 L  M0 N( R- A  o40
$ L$ q' ~( \  j7 e1 |+ r3 b磷酸钠
C.P
16
　　把工作装挂在此溶液内，接同点源，先阴级处理1分钟，然后阳极处理3分种。所采用的电流密度为10A/dm2，电极为不锈钢板。电化学除油的反应如下：
7 Y! d8 f) ~6 V/ q5 o& O阳级除油：4OH--2e=O2↑+H2O
+ W/ n3 h' E; u0 G8 H1 b阴极除油：2H++2e=H2↑
　　采用先阴后厌极的联合除油法，具有去油速度快，无氢脆的优点。
) ~. u) b7 _  k% ]/ ?　10.冲洗将用电化学除油后的工件用书进性行冲细洗，准备竟行阳行处理。
1 E+ C8 L# D  D" P9 G' N　11.阳极处理　阳极处理液配方见表4所示，将基体装挂好，需镀部位插入该液中。负极用铅板，正极用基体。电流密度为25A/dm2,通电时间为3分钟。阳级处理避免了产生氢脆的现象，尤其适合于入槽前的最后一道工序。
表4  阳极处理液配方表
药品名称
规格
含量/g。L-1
硫酸（比重
C.P
. w/ @, C: [; P, o' E2 Z& J2 H9 c7 Z2：3（体积比）
　12.冲洗入槽　将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后，放入电镀槽中，准备电镀。
　　至此，完成金刚石电镀的整个镀前处理。
8 \1 J% r+ Y9 T4 P6 G; A; f3 c8 K  w2　实验结果
7 e" s3 h" V: _, N　　实验将试件分成五组，在不同的镀前处理工艺流程下进行镀前处理，然后在同一电镀条件下入槽电镀。各组试件具体处理条件见表5所示。
表5  镀前处理条件及测量结果
) x9 e" Q% d" M' D, U7 o, k流程
$ _9 V* j/ p8 h组别
Ⅰ
% T! \5 t; b1 [7 s; UⅡ
0 Y; @7 Q% G; {% h9 y4 S4 IⅢ
0 r6 a2 G7 f7 M2 dⅣ
0 ]. N7 V) z( A9 pⅤ
2 l* L$ A' W$ |3 N擦洗
" }* p; M% G- W1 R  M/
5 ~: y+ P; u  x& K) I4 i  V/
, k# L# J6 S! i* r) r  ^/
/
  d% W' \# E- E, w) Y/
酸洗
# O9 `: r/ h3 V, I& ^5 I+ w/
0 r3 p" h% d; A5 S' O' K4 d8 Z/
+ |6 u+ A' t7 J6 [, c9 T8 b, b/
/
0 T1 k# h5 C" z- H% L5 `化学除油
/
/
/
3 g- Z4 s1 e0 O1 z( N' S6 K, V# X1 d1 p% @电化学除油
8 p4 ?* T) @8 g; ^/
; j' P  l( i( N2 o! l8 c# c( o5 k8 b/
4 {, f9 P5 {0 Z阳极处理
/
( V; M  R8 S! w# g5 z6 e1 Q检验
结合力
* \' a0 \4 N) _6 j4 _2 l/ Q脆性
不合格
$ K& k& a6 o; _% H1 ]不合格
合格
合格
合格
, C( P2 A0 r. [8 b2 H! ?5 Q5 Q; T/
/
2次30o
2 V5 F8 J/ [: r; t5 ]4次45o
4次45o
　　试样采用15×15×2mm2的铁片。实验时，温度为40℃±1℃，电流密度为40MA/dm2,阳极为纯净的2镍板，阴极为试件。
　　对电镀完的试件进行结合力和脆性两方面的检验。镀层结合力检验是采用定性的实验检测方法即锉刀试验法。所谓锉刀实验法是指用锉刀由基体向镀层方向成45o锉镀层边缘。如镀层不被带起或脱落，则为合格。
% W! o2 [% h6 x  x8 Z　　当结合力良好时，再进行镀层的脆性检验。脆性检验采用的是弯曲法。弯曲法将试件夹在虎钳上反复弯曲，同时用放大镜观察弯曲部位的变化至出现第一条裂纹为止。
: a, c) F. W% W' q7 S" s　　由表5的测量结果可知，采用新工艺，试件表面光洁性好，油污和氧化皮被除净，试件呈现出良好的受镀状态。镀层金属与基体金属间的结合力良好，镀层的均匀性、完整性都较好。
! V8 f+ B. `) Y) }9 j9 z3　结论
　　1.采用机械去毛刺、锉磨需镀部位的方法，防止工件表面呈现介电的不良状态；
　　2.将十二烷基硫酸钠作为碱添加剂，加强了基体表面的活性，去油速度快、质量好；
　　3.采用低温去油，使基体不受热应力影响；
　　4.在化学除油和酸洗后，又采用电化学除油和阳极处理，大大地改变了基体表面的状态，提高了镀液的分散能力和覆盖能力，提高了镀层的均匀性、完整性，增强了镀层的结合力。【MechNet】
文章关键词： 金刚石